عرض مصدر كوارك قمي

{{صندوق معلومات جسيم
 |bgcolour    =
| اسم = كوارك قمي
| الصورة = [[ملف:Top antitop quark event.svg|200px]]
| تعليق = عملية اصطدام شارك فيها كوارك قمي
| تكوين = [[جسيم أولي]]
| عائلة =  [[فرميون]]
| مجموعة = [[كوارك]]
| جيل = ثالث
| تفاعل = [[كهرومغناطيسية]]، [[جاذبية]]، [[تآثر قوي|قوي]]، [[قوة نووية ضعيفة|ضعيف]]
| جسيم مضاد = مضاد كوارك قمي ({{جسيم دون ذري|Top antiquark}})
| نظرية = [[ماكوتو كوباياشي]] و[[توشيهيده ماساكاوا]] (1973)
| مكتشف = كاشف التصادم في [[فيرميلاب]] (CDF)، ومختبر DO التعاوني (1995)
| رمز = {{جسيم دون ذري|Top quark}}
| كتلة = {{val|173.1|1.3|ul=GeV/c2}}<ref name="PDG2009"/>
| العمر= {{val|5|e=-25|u=s}}
| اضمحلال الجسيم = {{بدون لف|[[كوارك قعري]] (99.8%)}}<br />{{بدون لف|[[كوارك غريب]] (0.17%)}}<br />{{بدون لف|[[كوارك سفلي]] (0.007%)}}
| شحنة كهربائية = +{{كسر مائل|2|3}} [[شحنة أولية|e]]
| شحنة لونية = نعم
| دوران = {{كسر مائل|1|2}}
|قمة  = 1
|لف نظائري ضعيف   = {{كسر مائل|1|2}} (جهة اليسار)<br /> 0 (جهة اليمين)
 |weak_hypercharge= {{كسر مائل|1|3}} (جهة اليسار)<br /> {{كسر مائل|4|3}} (جهة اليمين)
}}
'''كوارك قمي''' {{إنج|top quark}} ويرمز له بالرمز ''t'' وهو [[جسيم أولي]] وعنصر أساسي لل[[مادة]]. كما هو الحال في جميع الكواركات فإن الكوارك القمي يعتبر [[فرميون]] [[جسيم أولي|أولي]] له [[لف مغزلي]] -[[لف مغزلي-½|{{كسر مائل|1|2}}]] وتفاعله مع جميع [[قوة أساسية|قوى الترابط]] الأربع: [[كهرومغناطيسية]]، [[جاذبية]]، [[تآثر قوي|قوية]]، و[[قوة نووية ضعيفة|ضعيفة]]. ولديه [[شحنة كهربائية]] تعادل +{{كسر مائل|2|3}}&nbsp;[[شحنة أولية|e]].<ref name="Willenbrock">
{{استشهاد بكتاب 
 |مؤلف=S. Willenbrock
 |سنة=2003
 |الفصل=The Standard Model and the Top Quark
 |محرر=H.B Prosper and B. Danilov (eds.)
 |عنوان=Techniques and Concepts of High-Energy Physics XII
 |مسار=http://books.google.com/books?id=HXm6M_YUzoYC&pg=PA1&lpg=PA1&dq=quark+%22standard+model%22&source=web&ots=sLXA9M6IBk&sig=Z6IEyScnONBbJKb0cOETBz9kzlI&hl=en#PPA1,M1
 |سلسلة=NATO Science Series
 |المجلد=123 |صفحة=1–41
 |ناشر=[[شبرينغر|سبرنجر]]
 |ردمك=1402015909
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20190503125037/https://books.google.com/books?id=HXm6M_YUzoYC&pg=PA1&lpg=PA1&dq=quark+%22standard+model%22&source=web&ots=sLXA9M6IBk&sig=Z6IEyScnONBbJKb0cOETBz9kzlI&hl=en | تاريخ أرشيف = 3 مايو 2019 }}</ref> وهو أثقل [[جسيم أولي|الجسيمات الأولية]] التي تم رصدها. (قد يكون [[بوزون هيغز]] له نفس الضخامة ولكنه لم يتم ملاحظته مختبريا بعد). و[[كتلة|كتلتها]] تساوي {{val|173.1|1.3|ul=GeV/c2}},<ref name="PDG2009">
{{استشهاد بويب
  |مؤلف=C. Amsler ''et al.'' ([[Particle Data Group]])
  |مسار=https://pdglive.lbl.gov/Rsummary.brl?nodein=Q007
  |عنوان=PDGLive Particle Summary
  |ناشر=[[Particle Data Group]]
  |سنة=2009
  |تاريخ الوصول=2009-07-23
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20200213213106/http://pdglive.lbl.gov/Rsummary.brl?nodein=Q007 | تاريخ أرشيف = 13 فبراير 2020 }}</ref> وتعادل تقريبا كتلة [[ذرة]] [[تنجستن]].<!--173.1GeV / 939 MeV per nucleon yields 184.3 nucleons. This corresponds to the most common isotope of tungsten (tungsten-184). Rhenium's most common isotope is rhenium-186, and for tantalum its tantalum-181. Hence tungsten.--> ويسمى [[جسيم مضاد|ضديده]] باسم '''ضديد الكوارك القمي''' أو كوارك قمي مضاد أو ضديد القمي، فهو [[معكوس جمعي|يعادله بالحجم ومعاكس له بالرمز]].

يتفاعل الكوارك القمي بشكل أساسي بواسطة [[تآثر قوي|التآثر القوي]]، ولكنه لايتحلل إلا خلال [[قوة نووية ضعيفة|التآثر الضعيف]]. ويتحلل بشكل خاص إلى [[بوزونات دبليو وزد|بوزون W]] و[[كوارك قعري]]، وأيضا يمكنه التحلل إلى [[كوارك غريب|الغريب]] وبحالات نادرة جدا إلى [[كوارك سفلي|سفلي]]. ويتنبأ [[نظرية النموذج المعياري|النموذج القياسي]] بأن عمره يكون تقريبا {{val|5|e=-25|u=ث}}.<ref name=Quadt>
{{استشهاد بدورية محكمة
 |مؤلف=A. Quadt
 |سنة=2006
 |عنوان=Top quark physics at hadron colliders
 |صحيفة=[[European Physical Journal C]]
 |المجلد=48 |صفحات=835–1000
 |doi=10.1140/epjc/s2006-02631-6
}}</ref> وهو أقصر بعشرين مرة من الجدول الزمني للتفاعلات القوية، لذا فإنه لا يكون من أشكال الهدرونات، معطيا للفيزيائيين فرصة نادرة لدراسة كوارك متجرد، (جميع الكواركات تكون مهدرنة، أي أنها فقط توجد في [[هادرون|الهادرونات]]). وذلك لأن كتلتها كبيرة جدا، ويمكن للكوارك العلوي أن يسمح بالتنبؤ بكتلة [[بوزون هيغز]] تحت [[فيزياء ما وراء النموذج العياري|امتدادات النموذج العياري]]. لذا فقد تمت دراسته بشكل واسع كوسيلة للتمييز بين تلك النظريات المتنافسة.

كان وجودها افتراضيا -مع الكوارك القعري- سنة 1973 عن طريق [[ماكوتو كوباياشي]] و[[توشيهيده ماساكاوا]] لشرح [[خرق تناظر الشحنة والسوية|خرق تناظرالشحنة السوية]] التي لوحظت في [[اضمحلال الجسيمات|اضمحلال]] [[كاون|الكاون]]<ref name="M. Kobayashi, T. Maskawa 1973 652">{{استشهاد بدورية محكمة
 |مؤلف=M. Kobayashi, T. Maskawa
 |سنة=1973
 |عنوان=''CP''-Violation in the Renormalizable Theory of Weak Interaction
 |صحيفة=[[Progress of Theoretical Physics]]
 |المجلد=49 |صفحات=652
 |doi=10.1143/PTP.49.652
}}</ref>، حتى اكتشفت في مختبر CDF<ref name=CDF-1995>
{{استشهاد بدورية محكمة
 |مؤلف=F. Abe ''et al''. ([[مكشاف مصادم فيرميلاب]])
 |سنة=1995
 |عنوان=Observation of Top Quark Production in {{جسيم دون ذري|Antiproton}}{{جسيم دون ذري|Proton}} Collisions with the Collider Detector at Fermilab
 |صحيفة=[[Physical Review Letters]]
 |المجلد=74 |صفحات=2626–2631
 |doi=10.1103/PhysRevLett.74.2626
}}</ref> ومختبر D0 التعاوني<ref name=D0-1995>
{{استشهاد بدورية محكمة
 |مؤلف=S. Abachi ''et al''. ([[DØ Collaboration]])
 |سنة=1995 
 |عنوان=Search for High Mass Top Quark Production in {{جسيم دون ذري|Proton}}{{جسيم دون ذري|Antiproton}} Collisions at {{جذر|''s''}}&nbsp;=&nbsp;1.8&nbsp;TeV
 |صحيفة=[[Physical Review Letters]]
 |المجلد=74 |صفحات=2422–2426
 |doi=10.1103/PhysRevLett.74.2422
}}</ref> [[فيرميلاب|بفيرميلاب]] وكان ذلك سنة 1995. فاستحق كلا من كوباياشي وماساكاوا [[جائزة نوبل في الفيزياء]] لسنة 2008 لتنبؤهم بوجود الكوارك القمي والقعري، وهما يشكلان معا [[جيل (فيزياء الجسيمات)|الجيل الثالث]] للكواركات.<ref>
{{استشهاد بويب
 |سنة=2008
 |عنوان=2008 Nobel Prize in Physics
 |مسار=https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2008/summary/
 |ناشر=[[مؤسسة نوبل]]
 |تاريخ الوصول=2009-09-11
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20180809234214/https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2008/index.html | تاريخ أرشيف = 9 أغسطس 2018 }}</ref>

== البداية ==
افترض سنة 1973 كلا من [[ماكوتو كوباياشي]] و[[توشيهيده ماساكاوا]] بوجود جيل ثالث للكواركات تشرح [[خرق تناظر الشحنة والسوية|خرق تناظرالشحنة السوية]] التي لوحظت في [[اضمحلال الجسيمات|اضمحلال]] [[كاون|الكاون]].<ref name="M. Kobayashi, T. Maskawa 1973 652"/> وقد وسمت تلك الجسيمات الافتراضية الجديدة بوسم '''t''' و'''b''' للإشارة إلى "top" و"bottom". تلك المسميات تعكس أسماء الجيل الأول [[كوارك علوي|للكوارك العلوي]] و[[كوارك سفلي|السفلي]] مما يعطي حقيقة بأن الإثنين كانا مكونات لف أعلى ولف أسفل لثنائي اللف النظائري الضعيف.<ref name="DHPerkins">
{{استشهاد بكتاب
 |مؤلف=D.H. Perkins
 |عنوان=Introduction to high energy physics
 |صفحة=8
 |ناشر=[[مطبعة جامعة كامبريدج]]
 |سنة=2000
 |ردمك=0521621968
}}</ref> وكان اسم الكوارك القمي بالسابق كوارك الحقيقة، ولكن مع مرور الوقت أصبح اسم كوارك قمي أكثر شيوعا.<ref name=Close2006>
{{استشهاد بكتاب
 |مؤلف=F. Close
 |عنوان=The New Cosmic Onion
 |صفحة=133
 |ناشر=[[سي آر سي بريس]]
 |سنة=2006
 |ردمك=1584887982
}}</ref>

اعتمد اقتراح كوباياشي وماساكاوا بشكل أساسي على آلية جيم (GIM mechanism) وهي مختصر لأسماء تعود إلى [[شيلدون جلاشو|جلاشو]] وجون ايلوبولس ولوسيانو ماياني<ref>
{{استشهاد بدورية محكمة
 |مؤلف=S.L. Glashow, J. Iliopoulous, L. Maiani
 |سنة=1970
 |عنوان=Weak Interactions with Lepton–Hadron Symmetry
 |صحيفة=[[فيزيكال ريفيو]]
 |المجلد=2 |صفحة=1285-1292
 |doi=10.1103/PhysRevD.2.1285
}}</ref>، التي تنبأت [[كوارك ساحر|بالكوارك الساحر]] وكان لايزال مجهولا في ذلك الوقت. وفي نوفمبر سنة 1974 أعلن كلا من مختبر بروكهافن الوطني (BNL) ومختبر (SLAC) عن اكتشاف [[ميزونJ/ψ]] التي سرعان ماتم تحديده كحالة تابعة للكوارك الساحر ونظيره المجهولين. هذا الاكتشاف سمح لآلية جيم لتصبح جزءا من [[نظرية النموذج المعياري|النموذج القياسي]].<ref>
{{استشهاد بكتاب
 |مؤلف=Andrew Pickering
 |سنة=1999
 |عنوان=Constructing Quarks: A Sociological History of Particle Physics
 |مسار=https://archive.org/details/constructingquar0000andr
 |صفحة=[https://archive.org/details/constructingquar0000andr/page/253 253]–254
 |ناشر=[[دار نشر جامعة شيكاغو]]
 |ردمك=9780226667997
}}</ref> مع القبول بآلية جيم، بدأت نبوءة كوباياشي وماساكاوا تزداد مصداقية. وإزدات تلك النبوءة قوة مع اكتشاف [[تاون|التاون]] عن طريق فريق [[مارتن لويس برل]] في مختبر سلاك (SLAC) ما بين 1974 و1978.<ref name="Perl1975">
{{استشهاد بدورية محكمة
 |مؤلف=M.L. Perl ''et al.''
 |سنة=1975
 |عنوان=Evidence for Anomalous Lepton Production in {{جسيم دون ذري|Positron}}{{جسيم دون ذري|Electron}} Annihilation
 |صحيفة=[[Physical Review Letters]]
 |المجلد=35 |العدد=22 |صفحة=1489
 |doi=10.1103/PhysRevLett.35.1489
}}</ref> وأعلن هذا عن الجيل الثالث من اللبتونات، كاسرا التناظر الجديد ما بين الكواركات واللبتونات التي أدخلتها آلية جيم. ويتطلب لإستعادة هذا التناظر وجود كوارك خامس وسادس.

لم يدم انتظار الكوارك الخامس طويلا، إذ سرعان ماتم اكتشافه سنة 1977 بواسطة مايسمى فريق تجربة E288 بقيادة [[ليون ليدرمان]] في [[فيرميلاب]].<ref>
{{استشهاد ببيان صحفي
 |تاريخ=7 August 1977
 |عنوان=Discoveries at Fermilab - Discovery of the Bottom Quark
 |مسار= http://www.fnal.gov/pub/inquiring/physics/discoveries/bottom_quark_pr.html
 |ناشر=[[فيرميلاب]]
 |تاريخ الوصول=2009-07-24
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20190529203837/http://www.fnal.gov:80/pub/inquiring/physics/discoveries/bottom_quark_pr.html|تاريخ أرشيف=2019-05-29}}</ref><ref>
{{استشهاد بدورية محكمة
 |مؤلف=L.M. Lederman
 |سنة=2005
 |مسار= https://www.symmetrymagazine.org/?pid=1000195
 |عنوان=Logbook: Bottom Quark
 |صحيفة=[[Symmetry Magazine]]
 |المجلد=2 |العدد=8 |مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20120716230153/http://www.symmetrymagazine.org/cms/?pid=1000195|تاريخ أرشيف=2012-07-16}}</ref><ref>
{{استشهاد بدورية محكمة
 |مؤلف=S.W. Herb ''et al''.
 |سنة=1977
 |عنوان=Observation of a Dimuon Resonance at 9.5 GeV in 400-GeV Proton-Nucleus Collisions
 |صحيفة=[[Physical Review Letters]]
 |المجلد=39 |صفحة=252
 |doi=10.1103/PhysRevLett.39.252
}}</ref> مما دفع للإتجاه بقوة عن وجود كوارك سادس لإكمال الزوج، الذي هو كوارك القمة أو القمي. وهذا الكوارك سيكون أثقل من القعري، مما يتطلب طاقة أعلى لخلق تصادم جسيمات، وقد كان من المتوقع أنه سيتم الكشف عن الكوارك السادس قريبا جدا، ولكن ذلك احتاج إلى 18 سنة حتى تم التأكيد بوجوده وكشف النقاب عنه.<ref name=LissTipton1997>
{{استشهاد بدورية محكمة
 |مؤلف=T.M. Liss, P.L. Tipton
 |سنة=1997
 |عنوان=The Discovery of the Top Quark
 |مسار=http://www.hep.uiuc.edu/home/tml/SciAmTop.pdf
 |صحيفة=[[مجلة العلوم الأمريكية|ساينتفك أمريكان]]
 |صفحات=54–59
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20170809053505/http://www.hep.uiuc.edu/home/tml/SciAmTop.pdf | تاريخ أرشيف = 9 أغسطس 2017 }}</ref>

خرجت نتائج الأبحاث الأولى عن كوارك القمة في كلا من سلاك وديسي (DESY) في [[هامبورغ]] خالية الوفاض. لكن عندما اكتشف [[مسرع دوراني تزامني]] المسمى Super Proton Synchrotron في [[سيرن]] [[بوزونات دبليو وزد|بوزون W و Z]] في أوائل الثمانينات، بدأت الآمال تنتعش عن قرب ظهور القمي. وقد رفع هذا المسرع من درجة المنافسة عند مسرع تيفاترون (Tevatron) في مختبر فيرمي، ولكن لم يظهر أي مؤشر عن وجود ذلك الجسيم المفقود، وقد أعلن فريق سيرن بأن كتلة الكوارك القمي يجب أن لاتقل عن {{val|41|u=GeV/c2}}. ومع ظهور السباق للكشف عن القمي بين سيرن وفيرميلاب، كان المعجل في سيرن قد وصل إلى حدوده القصوى دون الحصول على كوارك قمي واحد مما رفع الحدود الدنيا لكتلته إلى {{val|77|u=GeV/c2}}.<ref name=LissTipton1997/>

أضحى مسرع تيفاترون هو الوحيد من بين مصادمات الهادرون القادر بما فيه الكفاية لإنتاج كوارك قمي. من أجل أن تكون قادرة على تأكيد أي اكتشاف مستقبلي، الكاشف الآخر هو (DØ detector) والذي أضيف إلى المجمع -بالإضافة إلى كاشف الهادرون (CDF) الموجود بها حاليا-. ثم بدأت أول إشارة للقمي بالظهور أمام الفريق في أكتوبر 1992، حيث ظهرت حالة تخلق وحيدة ويبدو أنها تحتوي على القمي. ثم بدأت الإشارات بالظهور في السنوات اللاحقة، وفي 22 أبريل 1994 نشر فريق CDF ورقة تظهر دلائل تجريبية لوجود كوارك قمة بكتلة تعادل {{val|175|u=GeV/c2}}. خلال تلك الفترة لم يستطع كاشف DØ العثور على أدلة أكثر مما وجدها سنة 1992. بعد مرور سنة وبعد جمع المزيد من الأدلة وإعادة تحليل بيانات DØ (الذي كان يبحث عن قمي أصغر بكثير)، خرجت المجموعتين معا باكتشاف كوارك قمة مع تأكيد ب 99.9998% أن الكتلة تعادل {{val|176|18|u=GeV/c2}}ا.<ref name=CDF-1995/><ref name=D0-1995/><ref name=LissTipton1997/>

تبين في السنين التي قادت إلى اكتشاف كوارك قمي بأن القياسات المحددة والدقيقة لعامل الكهربائية الضعيفة في كتل البوزونات وأزواجها تكون ذات حساسية فائقة لقيمة كتلة الكوارك القمي. هذه التأثيرات ترتفع كلما ارتفعت قيمة كتلة القمي، وبذا يكون بالإمكان رؤية الكوارك القمي بطريقة غير مباشرة حتى لو لم ينتج بشكل مباشر في أي تجربة في ذلك الوقت. والتأثير الأكبر لكتلة الكوارك القمي كان على عامل تي المتغير {{إنج|T parameter}} وخلال سنة 1994 كانت دقة تلك القياسات غير المباشرة قد قادت إلى التنبؤ بأن كتلة الكوارك القمي تتروح ما بين {{val|145|u=GeV/c2}} و{{val|185|u=GeV/c2}}. فالتطور التقني مكن في نهاية الأمر من جعل الحسابات دقيقة بشكل قادت كل من [[مارتينوس فيلتمان]] و[[جيرارت هوفت]] بأن ينالا [[جائزة نوبل في الفيزياء]] سنة 1999.<ref>
{{استشهاد بويب
 |ناشر=[[مؤسسة نوبل]]
 |عنوان=The Nobel Prize in Physics 1999
 |مسار=https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1999/summary/
 |تاريخ الوصول=2009-09-10
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20180617142402/https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1999/index.html | تاريخ أرشيف = 17 يونيو 2018 }}</ref><ref>
{{استشهاد ببيان صحفي
 |ناشر=[[مؤسسة نوبل]]
 |تاريخ=12 October 1999
 |عنوان=The Nobel Prize in Physics 1999, Press Release
 |مسار= https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1999/press-release/
 |تاريخ الوصول=2009-09-10
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20171222052918/https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1999/press.html|تاريخ أرشيف=2017-12-22}}</ref>

== المميزات ==
* طاقة تيفاترون الحالية هي 1.96&nbsp;TeV، أما الزوج القمي ونظيره فيتم إنتاجهما بمقطع عرضي يقدر ب 7&nbsp;[[بارن|بيكوبارن]] pb.<ref>
{{استشهاد بمنشورات مؤتمر
 |مؤلف=D. Chakraborty ([[DØ collaboration|DØ]] and [[مكشاف مصادم فيرميلاب]]s)
 |سنة=2002
 |عنوان=Top quark and W/Z results from the Tevatron
 |عنوان المؤتمر=[[Rencontres de Moriond]]
 |مسار=http://www-d0.fnal.gov/d0pubs/sbdata/2002/020316-CHAKRABORTY_D-talk.pdf
 |صفحة=26
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20170406214101/https://www-d0.fnal.gov/d0pubs/sbdata/2002/020316-CHAKRABORTY_D-talk.pdf | تاريخ أرشيف = 6 أبريل 2017 }}</ref> أما المعيار النموذجي المتنبئ (للطلب التالي ب {{بدون لف|''m''<sub>t</sub> {{=}} {{val|175|u=GeV/c2}}}}) هو حوالي 6.7–7.5&nbsp;pb.
* يحمل البوزون w الناتج من تحلل الكوارك القمي استقطابا من الجسيم الأم، ومن هنا يطرح نفسه بأنه جسيم فريد للاستقطاب القمي.
* في النموذج العياري، فإن لفة الرقم الكمي المتنبأ بها لكوارك القمة هو {{كسر مائل|1|2}} والشحنة الكهربية +{{كسر مائل|2|3}}. فعند ظهور القياس الأول لشحنة كوارك القمة، الذي أكد بحوالي 90 ٪ من أن شحنة كوارك القمة تعادل +{{كسر مائل|2|3}}.<ref>
{{استشهاد بدورية محكمة 
 |مؤلف=V.M. Abazov ''et al.'' ([[DØ Collaboration]])
 |سنة=2007 
 |عنوان=Experimental discrimination between charge 2''e''/3 top quark and charge 4''e''/3 exotic quark production scenarios
 |صحيفة=[[Physical Review Letters]]
 |المجلد=98 |صفحات=041801
 |doi=10.1103/PhysRevLett.98.041801 
 |المعرف={{arxiv|hep-ex|0608044}}
}}</ref>

== إنتاجه ==
بما أن كوارك القمة له كتلة ضخمة، لذا فإنه بحاجة إلى طاقة عالية لاستخلاصه. فالطريقة الوحيدة للحصول على تلك الطاقة العالية هي عن طريق تصادم عالي الطاقة. يمكن الحصول عليها بالشكل الطبيعي كتصادم [[أشعة كونية|الأشعة الكونية]] مع الجسيمات الموجودة بالهواء في [[غلاف الأرض الجوي|طبقات الجو العليا]]، ويمكن إنتاجها أيضا في [[مسرع جسيمات|المعجلات]]. فإلى سنة 2009 فإن معجل الجسيمات الوحيد القادر على توليد الطاقة الكافية لاستخلاص الكوارك القمي هو معمل تيفاترون في فيرميلاب، حيث يتم تصادم [[بروتون|البروتون]] مع [[مضاد البروتون|ضديده]] في مركز طاقة الكتلة 1.96&nbsp;TeV.<ref name=Abazov2008/>

هناك عدة عمليات قد تؤدي إلى إنتاج كوارك قمي. وأكثرهم شهرة هو مايسمى [[إنتاج زوجي|إنتاج زوج قمي-ضديده]] خلال [[تآثر قوي|التفاعلات القوية]]. فينتج [[غلوون|الغلوون]] خلال تصادم عالي الطاقة ومن ثم يتحلل خلاله إلى قمي وضديده. تلك العملية هي مسؤولة عن معظم عمليات القمي في تيفاترون وقد كانت هي العملية التي تم ملاحظتها عندما تم اكتشاف كوارك القمة لأول مرة سنة 1995.<ref name=D0-2009/> ويمكن إنتاج زوج قمي-ضديد قمي خلال تحلل [[فوتون]] متوسط أو [[بوزون Z]]. بيد أن تلك العمليات تم التوقع بأنها نادرة جدا وهناك تجارب مطابقة بالشكل تقريبا لتيفاترون موجودة في [[مصادم الهدرونات الكبير]].

تختلف تلك العملية اختلافا بينا عن إنتاج الكوارك القمي عن طريق [[قوة نووية ضعيفة|التآثر الضعيف]]. ويمكن حدوث تلك بطريقين (وتسمى قنوات) إما خلال تحلل بوزون W المتوسط إلى قمي وكوارك ضديد القعري (وتسمى قناة-s) أو إلى كوارك قعري (قد ينتج كزوج خلال تحلل الغلوون) فيتحول إلى كوارك قمة عن طريق تبادل بوزون W مع كوارك قمة أو قعري (وتسمى قناة-t). وقد تمت ملاحظة تلك العملية لأول مرة عن طريق نشرة معمل DØ collaboration في ديسمبر 2006.<ref name=D0-2006>
{{استشهاد بدورية محكمة
 |مؤلف=V.M. Abazov ''et al.'' ([[DØ Collaboration]]) 
 |سنة=2007 
 |عنوان=Evidence for production of single top quarks and first direct measurement of {{!|}}V<sub>tb</sub>{{!}}   
 |صحيفة=[[Physical Review Letters]] 
 |المجلد=98 |صفحات=181802
 |doi=10.1103/PhysRevLett.98.181802 
 |المعرف={{arxiv|hep-ex|0612052}}
}}</ref> وفي مارس 2009 نشرت تعاونيتا CDF و DØ<ref name=D0-2009>
{{cite arXiv
 |مؤلف=V.M. Abazov ''et al.'' ([[DØ Collaboration]]) 
 |سنة=2009
 |عنوان=Observation of Single Top Quark Production
 |eprint=0903.0850v1
 |class=hep-ex
}}</ref><ref name=CDF-2009>
{{cite arXiv 
 |مؤلف=T. Aaltonen ''et al.'' ([[مكشاف مصادم فيرميلاب]]) 
 |سنة=2009
 |عنوان=First Observation of Electroweak Single Top Quark Production
 |eprint=0903.0885v1
 |class=hep-ex 
}}</ref> ورقتين مزدوجتين مع الملاحظة النهائي لتلك العمليات. فالمغزى الرئيسي لقياس عمليات الإنتاج تلك هو أن وتيرتها تتناسب طرديا مع عنصرV<sub>tb</sub>|<sup>2</sup>| في مصفوفة CKM.

== التحلل ==
الطريقة الوحيدة المعروفة لتحلل كوارك القمة هي خلال التآثر الضعيف لينتج [[بوزون و]] وكوارك سفلي. وبسبب كتلته الهائلة، فإن عمر كوارك قمي يكون قصير جدا ويعيش لفترة تقدر ب {{Val|5|e=-25|u=ث}}.<ref name=Quadt /> ونتيجة لذلك فإن القمي لاتكون لديه الفرصة ليشكل هادرون قبل التحلل كما في باقي الكواركات، مما يعطي للفيزيائيين فرصة نادرة لدراسة هذا الكوارك المكشوف.

من الممكن وعلى وجه الخصوص تحديد نسبة التفرع لتحلل كوارك قمي إلى كوارك قعري. أفضل التحديدات الحالية لتلك النسبة هي {{val|0.99|0.09|-0.08}}.<ref name=PDG2009/> حيث أن تلك النسبة تعادل V<sub>tb</sub>|<sup>2</sup>| حسب النموذج العياري، وهذا يعطي وسيلة أخرى لتحديد |''V''<sub>tb</sub>| عنصر CKM أو بتوليفة مع التصميم |''V''<sub>tb</sub>| من إنتاج قمي مفرد بأن يقدم اختبارات للفرضية أن المصفوفة CKM وحدوية.<ref name=Abazov2008>
{{استشهاد بدورية محكمة
 |مؤلف=V.M. Abazov ''et al.'' ([[DØ Collaboration]]) 
 |سنة=2008
 |عنوان=Simultaneous measurement of the ratio B(''t'' → ''Wb'')/B(''t'' → ''Wq'') and the top-quark pair production cross section with the DØ detector at {{جذر|''s''}}&nbsp;=&nbsp;1.96&nbsp;TeV
 |صحيفة=[[Physical Review Letters]] 
 |المجلد=100 |صفحات=192003 
 |doi=10.1103/PhysRevLett.100.192003 
 |المعرف={{arxiv|0801.1326}}
}}</ref> ويسمح النموذج العياري بمزيد من الإضمحلالات الغريبة، ولكن فقط على مستوى دائرة واحدة، مما يعني أنها في غاية الضغط. يمكن للكوارك القمي بشكل خاص أن يتحلل إلى نموذج علوي للكوارك (علوي أو ساحر) عن طريق انبعاث فوتون أو بوزون ز.<ref>
{{استشهاد بدورية محكمة 
 |مؤلف=S. Chekanov ([[ZEUS Collaboration]])
 |سنة=2003 
 |عنوان=Search for single-top production in ep collisions at HERA 
 |صحيفة=[[Physics Letters B]]
 |المجلد=559 |صفحات=153
 |doi=10.1016/S0370-2693(03)00333-2 
 |المعرف={{arxiv|hep-ex|0302010}}
}}<</ref> لم يظهر أي دليل ملموس على ظهور صيغ التحللات الغريبة عند البحث عنها حسب توقعات النموذج القياسي. حددت نسب التفرع لتلك التحللات بأقل من 6 في الألف للتحلل الفوتوني وأقل من 4 في المئة لتحلل بوزون-ز على مستوى الثقة.<ref name=PDG2009/>

== الكتلة واقترانها مع بوزون هيجز ==
يصف النموذج القياسي الكتل الفرميونية خلال [[آلية هيغز]]. فلدى [[بوزون هيغز]] [[اقتران يوكاوا]] إلى يسار ويمين الكوارك القمي. وعند حدوث انهيار كهروضعيف متماثل (عندما يكتسب الهيغز القيمة المتوقعة الفراغية {{إنج|vacuum expectation value}}) فإن عناصر اليمين واليسار تختلط مع بعض، مكونة مصطلح الكتلة.

:<math>\mathcal{L} = y_\text{t} h q u^c \rightarrow \frac{y_\text{t} v}{\sqrt{2}}(1 + h^0/v) u u^c</math>

اقتران يوكاوا للكوارك القمي لديه قيمة من المعادلة:

:<math>y_\text{t} = \sqrt{2} m_\text{t}/v \simeq 1</math>

حيث {{بدون لف| ''v'' {{=}} 246 GeV}} هو قيمة متوقعة فراغية لهيغز

=== اقتران يوكاوا ===
بالنموذج القياسي، فإن جميع اقتران يوكاوا للكوارك واللبتون تكون صغيرة مقارنة إلى اقتران يوكاوا لكوارك القمة. فمشكلة فهم هذا التسلسل الهرمي في الكتل الفرميونية لن تنتهي في الفيزياء النظرية. اقتران يوكاوا ليس بالرقم الثابت وقيمته تتغير بتغير مقياس الطاقة (قياس المسافة) الذي يتم قياسه. وتتحدد آلية اقتران يوكاوا عن طريق مايسمى معادلة مجموعة إعادة تطبيع {{إنج|renormalization group equation}}

إحدى المشاهد المنتشرة في فيزياء الجسيمات هو تحديد حجم اقتران يوكاوا لكوارك القمة يكون بواسطة مجموعة إعادة تطبيع، فيؤدي إلى مايسمى: "نقطة شبه تحت الحمراء ثابتة {{إنج|quasi-infrared fixed point}}."

اقتران يوكاوا لكل من كوارك العلوي والسفلي والساحر والغريب والقعري هو افتراضي للحصول على قيم بسيطة على مقياس طاقة عالي جدا لإجمالي الاتحاد, 10<sup>15</sup> GeV. فعند زيادة القيم في مقاييس الطاقة الدنيا، حيث تتولد كتل الكواركات بواسطة هيجز. فإن النمو الطفيف يكون خلال تصحيح اقتران [[ديناميكا لونية كمية|ديناميكا لونية كمومية]] (QCD). ولايعتد بتصحيح اقتران يوكاوا عند كتل الكواركات البسيطة حيث تكون قيمة لا تكاد تذكر.

أما إذا -وعلى سبيل المثال- كانت قيمة كوارك اقتران يوكاوا كبيرة عند طاقة عالية جدا، فإن تصحيح يوكاوا لديها سيتطور ويلغي أمام تصحيحات QCD. وتلك تعرف بنقطة شبه تحت الحمراء ثابتة. ومهما كانت القيمة الابتدائية الأولية للاقتران، فإن كانت كبيرة بما فيه الكفاية أنها ستصل قيمة النقطة الثابتة. ومن ثم يمكن التنبؤ بكتلة الكوارك المتطابق.

اقتران يوكاوا للكوارك القمي يكون قريبا جدا من نقطة تحت الحمراء الثابتة للنموذج القياسي.
فمعادلة مجموعة إعادة تطبيع تكون كالتالي:

:<math>\mu \frac{\partial}{\partial\mu} y_\text{t} \approx \frac{y_\text{t}}{16\pi^2}\left(\frac{9}{2}y_\text{t}^2 - 8 g_3^2- \frac{9}{4}g_2^2 - \frac{17}{20} g_1^2 \right)</math>

حيث '''g'''<sub>3</sub> هو اقتران مقياس اللون و'''g'''<sub>2</sub> هو اقتران مقياس مغزل نظائري ضعيف. وتصف تلك المعادلة كيف يتغير اقتران يوكاوا مع مقياس الطاقة '''μ'''. فحلول تلك المعادلة لقيم أولية عالية '''y'''<sub>t</sub> تجعل الجانب الأيمن من المعادلة يصل لنقطة الصفر بسرعة، فيقفل '''y''' <sub>t</sub> إلى اقتران QCD وهو '''g'''<sub>3</sub>. تحدد قيمة النقطة الثابتة نوعا ما وعلى وجه التحديد في النموذج القياسي، يقود كتلة الكوارك القمي إلى قيمة 230&nbsp;GeV. لكن إن كان هناك أكثر من صنو لهيجز، فإن قيمة الكتلة ستقل عن طريق تأثيرات هيجز لزاوية مختلطة بطريقة غير متوقعة.

في الحد الأدنى لامتداد النموذج القياسي للتناظر الفائق {{إنج|Minimal Supersymmetric Standard Model}} اختصارا (MSSM) يكون هناك عدد إثنين من صنو هيجز ومعادلة مجموعة إعادة تطبيع لاقتران يوكاوا للكوارك القمي سوف تتعدل قليلا بحث تكون:

:<math>\mu \frac{\partial}{\partial\mu} y_\text{t} \approx \frac{y_\text{t}}{16\pi^2}\left(6y_\text{t}^2 +y_\text{b}^2- \frac{16}{3} g_3^2- 3g_2^2 -\frac{13}{15} g_1^2 \right)</math>

حيث '''y'''<sub>b</sub> هو اقتران يوكاوا للكوارك القعري. وتلك تقود إلى قيمة النقطة الثابتة حيث كتلة القمي تكون أقل: 170–200&nbsp;GeV. وهذا التوقع ليس مؤكدا لأنه بالإمكان تضخيم اقتران يوكاوا للكوارك القعري في امتداد النموذج القياسي للتناظر الفائق (MSSM). بعض أصحاب النظريات يعتقدون بأن تلك هي أدلة داعمة لMSSM.

شكلت نقطة شبه تحت الحمراء الثابتة الأساس لنظريات تكثيف الكوارك القمي لانهيار كهروضعيف متماثل حيث يكون هيجز بوزن هو المركب في مقياس المسافات القصيرة جدا، حيث يتألف من زوج من كوارك القمة وضديده.

== المصادر ==
{{مراجع|2}}

== اقرأ أيضا ==
* {{استشهاد بويب
 |مؤلف=R. Nave
 |عنوان=Quarks
 |مسار= http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Particles/quark.html
 |عمل=[[هايبرفيزيكس]]
 |ناشر=[[جامعة ولاية جورجيا]], Department of Physics and Astronomy
 |تاريخ الوصول=2008-06-29
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20190608222404/http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu:80/hbase/Particles/quark.html|تاريخ أرشيف=2019-06-08}}
* {{استشهاد بكتاب
 |مؤلف=A. Pickering
 |عنوان=Constructing Quarks
 |صفحات=114–125
 |ناشر=[[دار نشر جامعة شيكاغو]]
 |سنة=1984
 |ردمك=0226667995
}}

== وصلات خارجية ==

* [http://www.oloommagazine.com/Search/Search_Details.aspx?ID=1943&kw=%D9%83%D9%88%D8%A7%D8%B1%D9%83 اكتشاف كوارك القمة] مجلة العلوم. مايو1998 / المجلد 14

{{جسيمات}}
{{شريط بوابات|الفيزياء|الكيمياء|ميكانيكا الكم}}

{{ضبط استنادي}}

[[تصنيف:جسيمات أولية]]
[[تصنيف:كوارك]]
[[تصنيف:ميكانيكا الكم]]
[[تصنيف:نظرية النموذج المعياري]]